基于 RT-PHITS 构建评估个体患者等效剂量实用方法：为靶向放射性核素治疗精准赋能

《EJNMMI Physics》：Establishment of a practical methodology for evaluating equieffective dose of individual patients based on RT-PHITS

在靶向放射性核素治疗（TRT）中，精准评估正常组织和肿瘤吸收剂量存在难题。日本研究人员开展基于 RT-PHITS 评估吸收剂量和等效剂量（EQDX）的方法研究。结果显示该方法与其他计算结果有合理一致性，RT-PHITS 对 TRT 建模和优化有重要价值。

　　在现代医学的精准治疗领域，靶向放射性核素治疗（TRT）就像一把试图精准打击癌细胞的 “神奇子弹”，然而这把 “子弹” 要想发挥最大威力，精准评估正常组织和肿瘤所吸收的剂量至关重要。当前，虽然有各种剂量测定系统，但标准化系统如 OLINDA/EXM、IDAC-Dose、MIRDcalc 等，虽因简单易用、计算快速在临床试验和研究中被广泛采用，却难以精确计算肿瘤吸收剂量，也无法顾及患者个体的详细解剖差异；而个体剂量测定系统的发展尚不完善，尤其是基于实际临床数据的靶向 α 治疗（TAT）剂量测定方面，仍存在诸多挑战。比如，用于 TAT 的放射性核素（如223Ra 、225Ac 、211At ）在衰变过程中发射的光子，因注射剂量低、能谱宽、每次衰变发射光子数少等原因，导致其 SPECT/CT 图像空间分辨率较差；并且之前研究中估算时间积分活度的复杂拟合算法，需要多个时间点的动态 PET/CT 或 SPECT/CT 图像，这在实际患者检查中很难实现。这些问题严重制约了 TRT 的精准化发展，为了解决这些难题，日本原子能机构、大阪大学等机构的研究人员开展了一项重要研究。

研究人员对基于 PHITS（Particle and Heavy Ion Transport code System，粒子和重离子传输代码系统）的放射治疗软件包（RT-PHITS）进行改进，构建出一种适用于实际患者 TRT 的个体剂量测定实用方法，并将研究成果发表在《EJNMMI Physics》杂志上。这一研究成果意义重大，有望为 TRT 的精准化治疗提供关键支持，推动该领域的发展。

研究人员采用了一系列关键技术方法。首先，利用 RT-PHITS 中的 PET2PHITS 和 CT2PHITS 模块，将患者的静态 SPECT/CT 图像转化为活动图、体素模型和用于吸收剂量评分的 tally 。然后，使用 PHITS 进行粒子输运模拟，计算患者体内的剂量率图，对于 TAT，需分别设置 α 射线和其他辐射作为源粒子进行两次模拟。接着，运用 PHITS2DICOM 模块将剂量率图转换为 DICOM 剂量格式，通过 ROI2PHITS 模块或常规 DICOM 软件确定感兴趣区域（ROI）的剂量率。最后，将剂量率数据手动输入自研的 Excel 程序 ExPORT-PHITS（Excel-based Program for time integration of Organ dose rates calculated by RT-PHITS，基于 Excel 的 RT-PHITS 计算器官剂量率时间积分程序），计算吸收剂量和 EQDX。

在性能检验环节，研究人员使用两名去势抵抗性前列腺癌（CRPC）骨转移患者注射223RaCl2? 和99mTc -MDP 后的静态 SPECT/CT 图像，对改进后的 RT-PHITS 进行性能评估。研究人员从图像转换、模拟计算、剂量率确定到最终吸收剂量和 EQDX 的评估，每个步骤都进行了严谨的操作。

研究结果令人瞩目。从 SPECT/CT 图像与剂量率图的对比来看，注射223RaCl2? 后，患者体内吸收剂量率分布与图像表现相似，只是在体表附近因 SPECT 数据噪声问题导致剂量率计算偏高；而注射99mTc -MDP 后，吸收剂量率分布呈现出与 SPECT 数据不同的模糊特征。在吸收剂量计算结果的比较方面，对于223RaCl2? 注射，RT-PHITS、IDAC-Dose 和 MIRDcalc 计算的吸收剂量之间有较好的一致性；但对于99mTc -MDP 注射，RT-PHITS 的结果约为其他代码计算结果的两倍，这可能是因为 IDAC-Dose 和 MIRDcalc 在计算时用皮质和小梁骨矿物体积替代骨转移灶，从而低估了靠近骨转移灶器官（如肾脏）的剂量。在吸收剂量、RBE 加权剂量和 EQDX 的关系上，注射223RaCl2? 时，EQD2 往往超过相应的 RBE 加权剂量；注射99mTc -MDP 时则相反。并且，基于z? 的微剂量动力学模型（MK 模型）计算出的 EQD2 在223RaCl2? 注射时比基于泰勒展开的随机微剂量动力学（TE-based SMK）模型更高，而对于99mTc -MDP 注射，两者结果相同。

综合研究结果与讨论，研究人员成功改进 RT-PHITS 并建立了实用的个体剂量测定方法。该方法能从静态 SPECT/CT 或 PET/CT 图像计算吸收剂量和 EQDX，且考虑了两种 MK 模型估算的相对生物学效应（RBE）对剂量和剂量率的依赖性。虽然正常器官吸收剂量在注射223RaCl2? 后比其他研究高，但整体结果与其他剂量计算方法有合理的一致性。这充分表明 RT-PHITS 是精准模拟和优化 TRT，尤其是 TAT 的有力工具。不过，研究也指出，该方法的可靠性还需增加患者数量进一步验证，其对其他放射性药物的适用性也有待评估，并且在技术上还需将器官和肿瘤微观结构的影响纳入考量，同时提高 SPECT 数据质量。尽管如此，这项研究依然为 TRT 的精准化发展迈出了重要一步，为后续研究和临床应用提供了宝贵的参考和方向。